Задание 21 ЕГЭ по физике · 45ECE8
Частота света в полях
Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси OX под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света ν, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена против оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряжённость электрического поля 3<?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace /> ⋅ 102 В/м, индукция магнитного поля 10−3 Тл.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На электрон действует электрическая сила, направленная противоположно вектору напряжённости электрического поля. Магнитная сила определяется правилом левой руки с учётом отрицательного заряда электрона. В данном случае электрическая и магнитная силы направлены противоположно.
Fэл=eE,Fм=evB
Чтобы результирующая сила была направлена против оси OY, магнитная сила должна превышать электрическую:
evB>eE
Граничная скорость, при которой направления результирующей силы меняются, определяется из равенства сил:
v=EB=3⋅10210−3=3⋅105 м/с
Для самых быстрых фотоэлектронов применяем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
hν=Aвых+mv22
Кинетическая энергия электронов равна:
mv22=9,1⋅10−31⋅3⋅10522≈4,1⋅10−20 Дж≈0,256 эВ
Энергия фотона должна быть равна сумме работы выхода и максимальной кинетической энергии электрона:
hν=2,39+0,256=2,646 эВ
Переходим к джоулям и вычисляем частоту:
ν=2,646⋅1,6⋅10−196,63⋅10−34≈6,4⋅1014 Гц
Fэл=eE,Fм=evB
Чтобы результирующая сила была направлена против оси OY, магнитная сила должна превышать электрическую:
evB>eE
Граничная скорость, при которой направления результирующей силы меняются, определяется из равенства сил:
v=EB=3⋅10210−3=3⋅105 м/с
Для самых быстрых фотоэлектронов применяем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
hν=Aвых+mv22
Кинетическая энергия электронов равна:
mv22=9,1⋅10−31⋅3⋅10522≈4,1⋅10−20 Дж≈0,256 эВ
Энергия фотона должна быть равна сумме работы выхода и максимальной кинетической энергии электрона:
hν=2,39+0,256=2,646 эВ
Переходим к джоулям и вычисляем частоту:
ν=2,646⋅1,6⋅10−196,63⋅10−34≈6,4⋅1014 Гц
Пример ответа
ν ≈ 6,4 · 1014 Гц
Источник: Открытый банк ФИПИ 45ECE8
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.